Способ определения кинетики минерализации органического вещества почвы

 

Изобретение относится к почвенной биологии . Цель изобретения-повышение информативности и расширение функциональных возможностей способа. Сущность изобретения: в способе; предусматривающем инку-- бирование почвенных образцов и определение диффузионного потока СОг к поверхности поглотителя, новым является то. что инкубир ование почвенных образцов проводят в открытой измерительной системе, которую предварительно калибруют с использованием контрольной измерительной системы и определением относительных коэффициентов, а расчет количества образующегося С02 при инкубировании проводят по формуле Qn Qon + (Qon - QKX х К К2) Кг/(К Кг - Ki), где Qn - количество продуцируемого почвой С02 за время экспозиции , мг; Qon количество С02, диффундирующего к поверхности поглотителя в опытном измерении, мг; Ок - количество СОг, диффундирующего к поверхности поглотителя в контрольном измерении, мг; К - коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока С02 через патрубок поглотительного сосуда к общему диффузионному потоку С02 в контрольной измерительной системе; Ki - коэффициент, показывающий отношение диффузионного СОг в опытной измерительной системе к диффузионному потоку С02 в контрольной измерительной системе; Кг - коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока С02 через патрубок поглотительной колбы в опытной измерительной системе к таковому в контрольной измерительной системе . 1 табл. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 33/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4926436/15 (22) 08.04.91 (46) 30.03,93, Бюл. № 12 (71) Институт почвоведения и фотосинтеза

АН СССР (72) Л,А, Иванникова (73) Л,А. Иванникова (56) Freutag Hans Е, Glelehzeitige Ermittlvng

der Parameter Coot and k fur dit С. . ViineraIisierungsfunktions С02 — messunoen иптег konstanten Bedingvngen. Arch, AckerPflanzenban und Bodenkd. Berlin, 3, 1987, ¹ 1, с. 23-31. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕТИКИ

МИНЕРАЛИЗАЦИИИ ОРГАНИЧЕСКОГО

ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ (57) Изобретение относится к почвенной биологии. Цель изобретения — повышение информативности и расширение функциональных возможностей способа, Сущность изобретения: в способе, предусматривающем инку-. бирование почвенных образцов и определение диффузионного потока С02 к поверхности поглотителя, новым является то. что инкубирование почвенных образцов проводят в открытой измерительной системе, Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к почвенной биологии, и может быть использовано для количественно го описания и моделирования процессов трансформации органических веществ в почве с целью прогнозирования Гумусового состояния почв, оценки эффективности органических удобрений, влияния природных факторов и различных химических средств на уровень функционирования почв и их плодородие.,. Ю,, 1806375 А3 которую предварительно калибруют с использованием контрольной измеритель.ной системы и определением относительных коэффициентов, а расчет количества образующегося СО2 при инкубировании проводят по формуле Оп = Ооп + (Goo Окх х К K2) K2/(К . K2 — К1), где Qn — количество продуцируемого почвой СО2за время экспозиции, мг; Go< — количество СО2, диффундирующего к поверхности поглотителя в опытном измерении, мг; Ок — количество

СО2, диффундирующего к поверхности поглотителя в контрольном измерении, мг; К вЂ” коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока СО2 через патрубок поглотительного сосуда к общему диффузионному потоку СО2 е контрольной ,измерительной системе; Kt — коэффициент, показывающий отношение диффузионного

СО2 в опытной измерительной системе к диффузионному потоку СО2 в контрольной измерительной системе: К2 — коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока С02 через патрубок поглотительной колбы в опытной измерительной системе к таковому в контрольной измерительной системе, 1 табл, 1 ил, Цель изобретения — повышение информативности и расширение функциональных возможностей способа, На чертеже приведена схема осуществления способа определения кинетики минерализации органического вещества в почве.

Инку :ацию почвы или различных органических материалов осуществляют с помощью измерительной системы, которая состоит из инкубационного сосуда (И), лю1806375

t бой удобной формы, имеющего патрубок 1 (или просто отверстие) для газообмена с атмосферой и поглотительного сосуда (П) с патрубком 2, продетого сквозь пробку 3.

Перед инкубацией измерительные системы калибруют относительно контрольной.

Калибровка состоит из двух этапов.

На первом этапе в инкубационный сосуд (И) помещают дистиллированную воду, плотно соединяют его с поглотительным сосудом (П) с помощью резиновой пробки 3, На дно поглотительного сосуда помещают дозированное количество щелочи (МаОН или

КОН). Сверху поглотительный сосуд закрывают пробкой 4, В таком состоянии все измерительные системы выдерживают в течение нескольких суток (7 сут) для поглощения

COz, который поступает из атмосферного воздуха через патрубок 1 и далее через патрубок

2 в поглотительный сосуд.

После экспозиции щелочь из поглотительной колбы (П) переносят в колбу для титрования, оттитровывают кислотой и определяют диффузионный поток COz к поверхности поглотителя.

Затем выбирается произвольно измерительная система, которая в дальнейшем будет использована в качестве контроля, Отношение диффузионного потока СОг в каждой измерительйой системе к диффузионному потоку COz в контрольной измерительной системе принимают за К1.

На втором этапе проводят калибровку поглотительных сосудов (П) измерительных систем, Для этого поглотительные сосуды помещают на специальную подставку, заполняют их щелочью, закрывают резиновой пробкой 4 и выдерживают несколько суток (5-7). Все расчеты по результатам титрования осуществляют так же как и в первом случае.

Отношение диффузионного потока СО из атмосферы через патрубок 2 в каждой поглотительной колбе к контрольной поглотительной колбе принимают за К . Затем вычисляют коэффициент К для контрольной измерительной системы, как отношение величины диффузионного потока COz отдельно в поглотительный сосуд к величине диффузионного потока СО> в целой измерительной системе за единицу времени экспозиции.

Подготовленная таким образом серия измерительных систем в дальнейшем используется для инкубирования образцов почв или любого органического материала в зависимости от задачи исследований. Навеску почвы или gpyioio органического материала увлажняют. до необходимого состояния, помещают в инкубационный со5

55 суд и соединяют его с поглотительным сосудом. В поглотительный сосуд помещают дозированное количество щелочи и закрывают пробкой, В таком состоянии образцы инкубируют при постоянной влажности и температуре, B течение инкубации периодически заменяют и оттитровывают щелочь в опытных и

1 контрольных измерительных системах и определяют количество продуцируемого СО по формуле

К2

Qn = Qon+ (Qon Qk K Kz) К

К Кг — К1 где Qn — количество продуцируемого почвой

СОг эа время экспозиции,мг; 0 — количество СОр, диффундирующего к поверхности поглотителя в опытном измерении, мг; Ок— количество COz, диффундирующее к поверхности поглотителя в контрольном измерении, мг; К вЂ” коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока COz через патрубок поглотительного сосуда к общему диффузионному потоку СО в контрольной измерительной системе; К вЂ” коэффициент показывающий отношение диффузионного потока СО в опытной измерительной системе к диффузионному потоку

СО> в контрольной измерительной системе;

Kz — коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока СО через патрубок поглотительной колбы в опытной измерительной системе к таковому в контрольной измерительной системе.

Таким образом, получают кинетическую зависимость скорости образования продукта минерализации органических веществ во времени, которую с помощью методов математического анализа используют для определения массы разлагающихся органических компонентов, констант скорости минерализации и других параметров данного процесса.

Сравнение результатов определения кинетики минералиэации известным и предлагаемым способом представлены в таблице. Для инкубации использовалась навеска почвы 50, 75 и 100 гс добавлением глюкозы иэ расчета 20 мг с на 100 г почвы, Температура инкубирования — 20 С, влажность—

60 капиллярной влагоемкости, При этом использовали две серии измерительных систем с разными параметрами внешних патрубков и соответственно найденными при калибровке коэффициентами (Ki = 0,91 — 1,33; Kz = 0,95 — 1,01; Kz =- 2,04).

Результаты определений предлагаемым способом почти во все сроки измере1806375

Динамика выделении С02 при л<инирализании гл<окозы в пачке по результатам определенна известным и предлагаемым способами, мг/100 г

Навеска почвы г 0 91

Сумма е 9

1,00 2,95 3,91 5,00 7,01 7.99 7,02 С0т мг!1ОО ° почвы

Известным способом

50 Т 13 93 23.73 I 10 74 j 7,18 1 7.59 I 6.24 5,91 4,39

75 (13.68 22.63 I 14 04 8.97 1 10.45 I 8,66 6 99 5.36

100 1 10.99 25<75 I 11.45 7.37, 8.36 7.18 6 22 1 3 76

Э (19едлагаечым способом с длинным вг<евгним патрубком «6 см

50 12.58 30.30 14.14 8.38 I 14,22 I <4,10 13 63 11.68

75 11.92 30.39 16.14 t 8.57 13.39 15.23 12.90 13,40

100 J 12 1Э (29.96 16 58 8 91 1 14.22 13,18 11 16 10 80

Презла< аем<гм способом с ко отким внео<ним пат бком «3 см}

5о 10.65 зоЪ Г 14 04,, 8.70 1 1з.бо 15.19 . 12.70 10,48 11.06

75 1171 2963 I 1550 864 I 1313 1388 1241 1227 1054

100 11.39 29Я1 I 16 15 1 8. 76 Г 13.51 13.5! 10.66 10,27 10,66 нсрое 2.02 2.16 I 2.87 I 1.18 1 1.81 2.10 2.05 2.19 1.77

399 Г 480 ) 8850

5.11 3 57 I 99 46

4.71 4 06 1 89 85

9.32 Т 136,41

10.ee ) 138 39

9,84 1 134.96

1.40 Г 9 32 ний существенно выше, чем известным.

Сумма выделившегося СОЭ за весь период наблюдений при инкубации почвы в открытой измерительной системе в условиях ненарушенного газообмена с атмосферой в

1,5 раза выше, чем в известном способе в герметично закрытых сосудах. Математический анализ кинетических кривых минерализации показывает, что найденное время полной минерализации глюкозы в известНоМ способе составляет 98 суток, в предлагаемом — 196 суток, а найденное математически количество минерализованной глюкозы в первом случае равно 12,4 во втором — 18,2 мг С является доказательством того, что предлагаемым способом получены более точные кинетические характеристики процесса, Использование предлагаемого способа определения кинетики минерализации органического вещества почвы обеспечивает естественный ход процесса минералиэации неограниченный во времени благодаря гаэообмену между почвой и атмосферой, позволяет осуществлять непрерывную регистрацию диффузионного потока СО2, образующегося при минерализации различных Органических веществ, наблюдать кинетику процесса и использовать ее для определения массы разлагающихся компонентов, скорости минералиэации и других кинетических параметров, значительно расширяющих функциональные возможности и информативность такого рода исследований.

Формула изобретения

Способ определения кинетики минерализации органического вещества почвы, включающий инкубирование почвенных образцов и определение диффузионного потока СОг к поверхности поглотителя о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

\ информативности и расширения функциональных возможностей способа, инкубиро5 вание почвенных образцов проводят в открытой измерительной системе, которую предварительно калибруют с использованием контрольной измерительной системы и определением относительных коэффициен10 тов, а расчет количества образующегося

СО2 при инкубировании проводят по формуле

Отт — Qon + (Q0„Qk К К2)

К2 К2 К1 где Оп — количество продуцируемого почвой

СО2 за время экспозиции, мг;

С40 — количество С02, диффундирующе20 ro к поверхности поглотителя в опытном измерении,мг;

Ок — количество С02, диффундирующего к поверхности поглотителя в контрольном измерении, мг;

25 К вЂ” коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока СО2 через патрубок поглотительного сосуда к общему диффузионному потоку СО2 в контрольной измерительной системе

30 К вЂ” коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока СО2 в опытной измерительной системе к диффузионному потоку С02 в контрольной измерительной системе;

Кр — коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока СОг через патрубок поглотительной колбы в опытной измерительной системе к тактовому в конт40 рольной измерительной системе.

Составитель Л.Иванникова

Редактор С.Ходакова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Пекарь

Заказ 975 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при i" КНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Произвоцственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101